【摘要】：在環(huán)境污染和能源匱乏的今天,世界各國都在積極關注如何解決環(huán)境與經(jīng)濟、經(jīng)濟與能源如何和平發(fā)展的問題。作為最具有發(fā)展前景的新能源,太陽能無疑成為世界各國當前最主要的研究對象之一。最大功率點跟蹤技術(Maximum Power Point Tracking,MPPT)作為提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率的核心技術之一,展開對光伏MPPT算法的研究對于光伏利用效率的大幅提升具有至關重要的現(xiàn)實意義。本設計正是基于提升光伏發(fā)電利用率的實際問題出發(fā),對基于STM32的MPPT控制器的設計與調(diào)試相關問題進行詳細研究,利用實驗室的光伏發(fā)電實驗設備對設計的MPPT控制器進行實驗驗證。論文的主要工作概述如下:(1)基于Boost電路的光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真模型搭建。深入分析光伏發(fā)電系統(tǒng)在當前國內(nèi)外的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,探究了Buck與Boost電路的基本工作原理,采用Matlab/Simulink仿真環(huán)境對光伏電池以及基于Boost電路的光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型進行系統(tǒng)的搭建;(2)光伏發(fā)電MPPT控制策略研究。分析和對比常用的MPPT算法的基本特點,對擾動觀察法的改進算法—自適應變步長擾動觀察法同傳統(tǒng)的擾動觀察法展開仿真的對比分析,最終仿真結(jié)果表明自適應變步長擾動觀察法的功率跟蹤速度和精度優(yōu)于傳統(tǒng)的擾動觀察法,證明了該改進算法相對于傳統(tǒng)擾動觀察法的優(yōu)越性;(3)基于STM32的MPPT控制器設計。微處理器采用STM32,其中硬件設計部分主要包括Boost電路、電源、驅(qū)動、電壓和電流采樣以及溫度和光強檢測電路,軟件設計部分主要包括光伏發(fā)電監(jiān)測平臺、控制器的驅(qū)動程序。通過對基于改進型MPPT算法的控制器設計與調(diào)試,利用實驗室的光伏發(fā)電實驗設備對MPPT控制器的功率跟蹤效果進行實驗驗證,將光伏電池輸出參數(shù)、光照強度以及溫度等數(shù)據(jù)發(fā)送到光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)測平臺進行實時顯示。最終將MPPT控制器的實測功率與理想功率比較,其實際功率的平均跟蹤效率接近達到0.97。
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM615;TP273
【圖文】：

河北大學工程碩士學位論文也代表著新能源行業(yè)、尤其是光伏這個最具有開發(fā)前景的新能源將會發(fā)展目標。依據(jù)數(shù)據(jù)預計，在 2020 年我國光伏累計裝機量至少達到將會實現(xiàn)從全球光伏發(fā)電生產(chǎn)大國到全球光伏發(fā)電技術強國的完美陽能光伏發(fā)電新增裝機容量屢創(chuàng)新高，同美國一起領跑全球光伏發(fā)電，如圖 1-1 所示。

圖 2-1 獨立的光伏發(fā)電裝置構(gòu)成DC/DC 變換電路是用來實現(xiàn) MPPT 功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心電路，它可以利用不同占空比的 PWM 信號來調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率的高低，在 MPPT 實現(xiàn)中已然得到了廣泛的應用。在系統(tǒng)中加入 DC/DC 變換器，可以大幅改善前述 PV 陣列輸出的電壓不能對負載或蓄電池進行穩(wěn)定供電的問題。并且，利用 DC/DC 變換器，可以使 PV 陣列輸出的電壓能夠自由的升降，直至滿足直流負載的需要。如果是交流負載，還需要DC/AC 逆變器進行直流-交流轉(zhuǎn)換。后面本文將對光伏系統(tǒng)的建模以及 DC/DC 變換電路的工作原理進行深入分析。2.2 光伏電池及工作原理2.2.1 硅型光伏電池在社會經(jīng)濟的發(fā)展過程中，人們通常忽略了對能源的節(jié)約和環(huán)境的保護問題，使經(jīng)

料性能必須穩(wěn)定，并且該材料需便于工業(yè)化的生產(chǎn)。上幾點要求，綜合考慮，降低材料成本以及提高工作效率是目前池的緊要問題。實踐中目前最理想的光伏電池材料是晶體硅，所的太陽能電池也逐漸被廣泛應用。硅型光伏電池的種類除了被和非晶硅薄膜光伏電池之外，人們還研制出了許多硅電池的替代率轉(zhuǎn)化效率較高的單晶和多晶硅光伏電池，是近些年光伏電池材著多元化合物薄膜、聚合物多層修飾電極型以及納米晶化學太陽替代材料被逐漸開發(fā)，這些新型材料的前景也越發(fā)廣闊，但目前]。伏電池發(fā)電原理主流的硅光電池主要是由 P 型半導體與 N 型半導體所銜接而成。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 丁光煒;;硅半導體太陽能電池進展[J];電子測試;2015年16期

2 禹庚;;美國太陽能發(fā)電技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J];全球科技經(jīng)濟w

本文編號：2748420